Calibração e avaliação do modelo ORYZA-APSIM para o arroz de
terras altas no Brasil
1Calibration and evaluation of the ORYZA-APSIM crop model for upland rice in
Brazil
Rogério Lorençoni2, Durval Dourado Neto3 e Alexandre Bryan Heinemann4*
Resumo - Objetivou-se com este trabalho calibrar o modelo ORYZA-APSIM e avaliar o seu desempenho na simulação do desenvolvimento, crescimento e produtividade da variedade cultivada de arroz de terras altas BRS-Primavera para as diferentes regiões produtoras dessa cultura. Na calibração foram definidas: as unidades de calor efetivo diário (HU); as taxas de desenvolvimento fenológico para cada estádio (DVR); as frações da massa de matéria seca das folhas (MSf), colmos (MSC) e órgãos armazenadores (panículas) (MSp), e os parâmetros para calcular a área foliar específica (AEF) simulada durante o ciclo da cultura. Na avaliação foram comparados os valores simulados com os observados do desenvolvimento fenológico (número de dias da emergência ao florescimento) e do crescimento da cultura (massa de matéria seca total da parte aérea (MSt) índice de área foliar (IAF)) e a produtividade (P). O modelo apresentou desempenho satisfatório na simulação do desenvolvimento fenológico para regiões próximas ao da calibração. Para latitudes próximas ao equador, como Teresina, PI, o desempenho fenológico foi insatisfatório. Para o crescimento, nos dois experimentos, o índice de área foliar (IAF) simulado diferiu do observado, e a MSt simulada foi semelhante a observada, mas diferiu entre o florescimento e a maturidade fisiológica. A MSfsimulada foi satisfatória no primeiro experimento e regular no segundo. Isso é devido ao modelo superestimar os efeitos da deficiência hídrica que ocorreram durante a condução do segundo experimento. Entretanto, o modelo ORYZA-APSIM apresentou bom desempenho na simulação da ordem de produtividade ao nível de significância de 5%.
Palavras-chave- Arroz-cultivo. Oryza sativa. Calibração. Fenologia.
Abstract- This study was carried out with the purpose of calibranting the ORYZA-APSIM crop model and evaluating its performance to simulate the development, growth and yield of upland rice variety BRS-Primavera in the production area of upland rice in Brazil. Acording to the following variables: the effective heat daily units (HU); the rates of phenological development at each stage (DVR); the fractions of the dry matter of leaves (DMf), stems, storage organs (panicle) (DMp) and parameters to define the specific leaf area (SLA) during the crop cycle. For the evaluation, it was compared the values simulated and observed for phenological development (number of days from emergence to flowering) and for growth (total dry matter of shoot (DMt), dry matter of green leaves (DMf), leaf area index (LAI)) and yield (P). The model showed a satisfactory performance to simulate the phenological development for regions near the local calibration. For latitude near equator, Teresina-PI, the phenological simulation was poor. The simulated growth for leaf area index (LAI) differed from observed, but the simulated total dry matter was similar to observed in the first experiment and not so good in the second experiment. One of the reasons is that the model overestimates the effects of water stress during the experiment. However, the ORYZA-APSIM presented good performance in simulation of the order of productivity at the 5% level of significance.
Key words- Rice-crop. Oryza sativa. Calibration. Phenology.
* Autor para correspondência
1Recebido para publicação em 18/02/2010; aprovado em 27/08/2010
Pesquisa financiada pelo Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico(CNPq)
Introdução
A otimização dos recursos naturais, aliada às práticas de manejo adaptadas a diferentes ambientes inseridos na área de produção de arroz de terras altas, pode contribuir para minimizar a variabilidade temporal e espacial da produtividade. Modelos de simulação do crescimento e desenvolvimento de culturas são ferramentas que foram desenvolvidas para múltiplas aplicações na pesquisa agropecuária (JONES et al., 2003). Eles podem ser utilizados para integrar os conhecimentos dos processos biofísicos que regem o sistema solo-água-planta, permitindo identificar e avaliar as incertezas na produção, associadas às diferentes opções de manejo. Os modelos também tornam possível aperfeiçoar a eficiência da pesquisa, permitindo a análise do desempenho de cultivares em diferentes solos, condições climáticas, datas de semeadura, densidades de plantas, manejo da irrigação e épocas de aplicação de nitrogênio (HEINEMANN et al., 2000; HEINEMANN et al., 2002; ZHANG et al., 2007). Permitem também estudos do impacto das mudanças climáticas e quantificação das interações genótipo x ambiente x manejo, particularmente sob situações com variabilidade climática (CHAPMAN et al. 2000; HEINEMANN et al. 2008; HEINEMANN et al., 2009a; HEINEMANN, 2010; TAO et al., 2008). Um desses modelos é o ORYZA 2000, que foi desenvolvido pela Universidade de Wageningen e o Instituto Internacional de Pesquisa em Arroz (IRRI) nos anos 90. Esse modelo simula a dinâmica do crescimento e desenvolvimento da cultura do arroz irrigado para condições ótimas, que levam ao rendimento potencial, para condições limitantes de nitrogênio (BOUMAN; van LAAR, 2006), ou para a otimização da aplicação de nitrogênio (JING et al., 2007), assumindo-se que, em todas essas situações a cultura está bem protegida e não sofre reduções de produtividade devido a doenças, pragas e plantas daninhas. Recentemente, o modelo ORYZA 2000 foi incorporado ao sistema de suporte à decisão “Agricultural Production Systems Simulator” (APSIM) e vem sendo utilizado para embasar decisões agronômicas e alocação de recursos na Austrália para a cultura do arroz, como também para rotações de culturas (GAYDON et al., 2006). A incorporação do ORYZA 2000 ao sistema de suporte de decisão APSIM foi designada para a simulação de sistemas agrícolas complexos e de seus respectivos manejos, possibilitando o seu uso para o sistema de cultivo do arroz de terras altas. O modelo de simulação ORYZA-APSIM pode ser usado para caracterizar o desenvolvimento, crescimento e a ordem de grandeza da produtividade do arroz de terras altas com base nas suas respostas fenotípicas sob diferentes condições de clima e solo.
O objetivo deste trabalho foi calibrar o modelo ORYZA-APSIM e avaliar o seu desempenho em simular
o desenvolvimento, crescimento e a ordem de grandeza da produtividade da variedade cultivada de arroz de terras altas BRS-Primavera sob condições ambientais em diferentes regiões produtoras dessa cultura no Brasil.
Material e métodos
Descrição do modelo ORYZA-APSIM
Nesse estudo somente os principais processos do modelo ORYZA-APSIM serão descritos. Maiores detalhes podem ser obtidos em Bouman et al. (2001). O modelo ORYZA-APSIM segue um regime de cálculos diários para o desenvolvimento fenológico e crescimento da matéria seca dos diversos órgãos da planta. A taxa de assimilação diária é obtida pela integração instantânea das taxas de assimilação de CO2 pelas folhas no dossel utilizando-se o modelo de integração gaussiano. O desenvolvimento fenológico do modelo é baseado nas unidades de calor efetivo HU (ºC.d.) e na sensibilidade fotoperiódica do genótipo utilizado. A duração dos estádios fenológicos no modelo são baseados no tempo cronológico de desenvolvimento da cultura de arroz, denominado DVS, e assim definidos: (i) vegetativo (DVS de 0 a 0,65 ), dividido em duas fases, não sensível e sensível ao fotoperíodo, (ii) reprodutivo (DVS de 0,65 a 1) e (iii) enchimento de grãos (DVS de 1 a 2). A taxa de assimilação de CO2 do dossel é calculada em função da radiação diária interceptada, eficiência de uso da luz, temperatura média diária, dia do ano e latitude do local. O IAF e, consequentemente, o acúmulo de matéria seca são regidos pela equação que descreve a área específica foliar (AEF) durante o ciclo da cultura. O balanço hídrico utilizado no modelo é unidimensional, com multicamadas determinadas pelo usuário, sendo o mesmo sistema utilizado pelo modelo CERES (JONES; KINIRY, 1986). As características da água no solo são especificadas em termos de conteúdo de água de saturação do solo, capacidade de campo e ponto de murcha permanente. O modelo calcula a demanda potencial diária de nitrogênio dos vários órgãos da cultura baseados nos seus pesos, taxas de crescimentos e seus conteúdos máximos e mínimos de nitrogênio e posteriormente computa a quantidade de nitrogênio que pode ser translocada diariamente das folhas, colmos, e raízes para os órgãos de armazenagem.
Calibração do Modelo ORYZA-APSIM
Profundidade (cm) Densidade (g cm-3) Saturação (mm) Capacidade de campo (mm) Ponto de murcha (mm)
0-10 1,21 47 35 20
10-20 1,33 42 36 23
20-30 1,41 41 32 20
30-40 1,24 44 30 20
40-50 1,11 47 31 22
50-60 1,02 48 31 20
60-70 1,08 49 35 21
Tabela 1 - Características físico hídricas utilizadas no modelo, representando os valores médios obtidos nos Experimentos 1 e 2
0 5 10 15 20 25 30 35 40
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Precipitação Radiação T máx. T mín.
EM1 EM2 IP1 FL1 IP2 MF1 FL2 MF2
EM = emergência FL = floração 1 = T1 IP = iniciação da panícula MF = maturidade fisiológica 2 = T2
29/12/08 02/03/09 17/11/08 31/01/09
2
02/01/09
3
13/02/09 13/03/09 12/04/09
Precipitação (mm) - Radiação (MJ)
02/1
1/2008
27/1
1/2008
22/12/2008 16/01/2009 10/02/2009 07/03/2009 01/04/2009 26/04/2009
T
emperatura (
C)
o
Figura 1 - Dados climáticos observados durante ciclo da cultivar BRS-Primavera para o ano de 2008/2009 Antônio de Goiás-GO (latitude -16,5º, longitude -49,3º).
As datas de emergência das plantas dos experimentos foram 17/11/2008 (EXP. 1) e 29/12/2008 (EXP. 2), respectivamente. Os dados meteorológicos diários, temperatura máxima e mínima (ºC), precipitação (mm) e radiação global (MJ.m-2.s-1) foram coletados na estação
meteorológica localizado ao lado da área experimental (FIG. 1). As características morfofisiológicas da cultivar BRS-Primavera estão descritas em Heinemann et al. (2009b). O solo local é classificado como Latossolo Vermelho distrófico e a adubação na semeadura consistiu em 20; 120 e 60 kg ha-1 de N, P e K, respectivamente.
Duas adubações de cobertura foram realizadas, no início do perfilhamento e na iniciação da panícula, aplicando-se 40 kg ha-1 de N. O delineamento experimental utilizado
foi em blocos aleatorizados com quatro repetições. As datas de emergência, iniciação da panícula, florescimento
e maturidade fisiológica foram observadas. A coleta de matéria seca foi efetuada nos diferentes estádios de desenvolvimento para obter as massas de matéria seca das folhas (MSf, kg planta-1), colmos (MS
c, kg planta
-1),
panículas (MSp, kg planta-1) e a área foliar (AF, m2 folha
planta-1) durante o ciclo da cultura. Em função desses
dados calculou-se a área foliar específica (AFE=AF/MSf) e o índice de área foliar (IAF, m2 de folha por m2 de solo).
Na colheita foi determinada a massa de 1000 sementes (g) e a produtividade (kg ha-1). A profundidade efetiva do
sistema radicular foi de 40 cm, a qual foi observada por meio de trincheiras realizadas no florescimento.
Os valores observados das umidades de saturação (mm), capacidade de campo (mm), ponto de murcha permanente (mm) e da densidade do solo (g cm-3) utilizados no
Calibração do Desenvolvimento Fenológico no Modelo ORYZA-APSIM
O primeiro passo para a calibração do desenvolvimento fenológico foi a determinação da sensibilidade fotoperiódica da cultivar, de acordo com a metodologia descrita por Fukai (1999). Para isso, utilizaram-se os números de dias ocorridos entre o plantio e o florescimento observados nos experimentos descritos acima (EXP. 1 e 2).
A temperatura horária (Td °C), as unidades de calor efetivo (HUH, ºC d h-1) e efetivo diário (HU, ºC d-1 ) foram
determinadas de acordo com as equações (1; 2; 3; 4 e 5) em função das temperaturas cardinais fixadas pelo modelo (temperatura base (Tb = 8 ºC); temperatura ótima (To = 30 ºC); temperatura máxima (TH= 42 ºC) (acima da qual não ocorre o desenvolvimento fenológico)) e das temperaturas máximas e mínimas diárias observadas (TM e Tm).
(1)
sendo que h representa o número de horas de um dia, variando de 1 a 24:
(2) (3) (4)
As unidades de calor efetivo diário (HU, ºC d-1)
foram determinadas agregando os HUH para cada fase do desenvolvimento fenológico:
(5)
As taxas de desenvolvimento fenológico (DVR) das fases vegetativa (DVS de 0 a 0,65), reprodutiva (DVS de 0,65 a 1) e enchimento de grãos (DVS de 1 a 2) foram determinadas dividindo-se o valor de DVS pela somatória do calor efetivo diário para cada fase, conforme as equações 6; 7 e 8:
(6)
(7)
(8)
sendo V –vegetativo, R – reprodutivo e E enchimento de grãos.
Para minimizar o efeito de possíveis erros experimentais utilizou-se as médias dos valores de DVR obtidas nos Experimentos 1 e 2.
Avaliação do Desenvolvimento Fenológico no Modelo ORYZA-APSIM
Na avaliação do desenvolvimento fenológico do modelo foram comparados os dias simulados e observados do período entre a emergência e a floração. Para essa comparação utilizaram-se dados observados obtidos nos experimentos regionais denominados Valor de Cultivo (VCU), realizados pelo programa de melhoramento de arroz de terras altas nos diferentes ambientes de produção (Santo Antônio de Goiás - GO - latitude: -16,5º - longitude: -49,3º; Sorriso - MT - latitude: -12,5º - longitude: -55,7º; Gurupi - TO - latitude: -11,7º - longitude: -49,0º e Teresina - PI - latitude: -5,0º - longitude: - 42,8º).
Calibração do Crescimento do Modelo ORYZA-APSIM
A partição de assimilados para folhas, colmos e órgãos de armazenagem é demandada pelo modelo para caracterizar o crescimento da cultivar a ser simulada. Essa partição foi determinada em função da fração da massa de matéria seca dos diferentes órgãos contidos na MSt da parte aérea observada. Para isso utilizaram as Equações 9; 10 e 11.
(9) (10) (11)
sendo que FMSf, FMSc e FMSp se referem, respectivamente, às frações (kg kg-1) da matéria seca
da parte aérea alocada para folhas, colmos e órgãos armazenadores (panículas); Ψ, γ e χ se referem,
( )
[0,2 6 1 8 1 4 ]
c o s . 2 2 -+ + +
=
T
T
T
T
hT
m M M md
å
=
= 2 4 1 h
H U H H U
( )
H U D R V
V V 0 6 5 , 0 -= ( ) H U D R V
R R 6 5 , 0 1 -= ( ) HU DRV E E 1 2 -= W W -= 1 2 1 2 t t t t f
FMS y y
W W -= 1 2 1 2 t t t t c
FMS g g
W W -= 1 2 1 2 t t t t p
FMS c c
(Td Tbo uTd TH)
se
H U H =0 £ ³
(T T T )
T T o d b b d se
H U H = - < <
2 4
(
)
T(
T T T)
T T T T T T
T b o d H
o H b o o d o se
HUH < <
respectivamente a massa (kg) de folhas, colmos e panículas nos instantes t1 e t2 (instantes iniciais e finais referentes ao início e fim do período de avaliação).
As frações das folhas, colmos e panículas observadas nos Experimentos 1 e 2 foram ajustadas por meio de interpolação. As curvas ajustadas dessas frações foram comparadas com a curva padrão utilizada no modelo para o genótipo de arroz irrigado cultivar IR-72.
Como no modelo ORYZA-APSIM o crescimento do IAF é regido pela AEF, há necessidade de reajustar a equação (12) que descreve a AEF durante o ciclo da cultivar.
(12)
sendo que A, B, C e D são parâmetros da função não linear.
O ajuste dos parâmetros da equação foi realizado em função dos dados da AEF obtidos por meio dos Experimentos 1 e 2.
Avaliação do Crescimento e Produtividade do Modelo ORYZA-APSIM
Para a avaliação do crescimento foram comparados os valores simulados e observados da MSt, MSf e do IAF provenientes dos Experimentos 1 e 2. Já, para a avaliação da produtividade (P, kg ha-1), além dos
dados dos Experimentos 1 e 2, foram utilizados dados observados de produtividade provenientes dos ensaios regionais (VCUs) de arroz de terras altas.
Resultados e discussão
Calibração do desenvolvimento fenológico
De acordo com a classificação elaborada por Fukai (1999), a cultivar BRS - Primavera não apresentou sensibilidade fotoperiódica porque o coeficiente angular da regressão dias entre emergência e florescimento e data de emergência foi menor que 0,3 (FIG. 2). Assim, considerou-se que o desenvolvimento fenológico na fase vegetativa é regido somente pela temperatura.
Figura 2 - Regressão linear para a caracterização da sensibilidade fotoperiódica da variedade cultivada de arroz de terras altas BRS-Primavera
y = 83,17 - 0,0206x R = 0,01042
72 74 76 78 80 82 84
330 335 340 345 350 355 360 365
Dia do ano
Dias entre emer
gência e floração
A duração média da fase vegetativa foi (TAB. 2) de 749 ºC d-1, o que correspondeu para o período de 2008/2009
a 46 dias entre a emergência e a diferenciação da panícula,
1DAE: dias após a emergência (dia), HU: unidades de calor efetivo (ºC.d) acumulado; DVS: tempo cronológico do modelo; DVR: taxa de desenvolvimento fenológico (ºC.dia-1); * valor médio utilizado na calibração do modelo; #: Experimento 1;##: Experimento 2
Data da emergência DAE1 (dia) HU (ºC.d.) DVR1 (ºC.dia-1)
DVS1 0 a 0,65 (Fase Vegetativa)
17/11/08# 0-46 750 0,000869
29/12/08## 0-46 748 0,000864
Média 46* 749* 0,000867*
DVS 0,65 a 1 (Fase reprodutiva)
17/11/08 46-75 461 0,000744
29/12/08 46-74 470 0,000744
Média 46-75* 465* 0,000744*
DVS (1 a 2) (Fase de enchimento de grãos)
17/11/08 75-105 460 0,002284
29/12/08 74-104 438 0,002064
Média 75-105* 449* 0,002174*
Tabela 2 - Valores das variáveis utilizadas na calibração fenológica do modelo obtidas pelos experimentos 1 e 2 realizados em Santo Antônio de Goiás, GO
) (DVS D c
Be
A
-a DVR média nessa fase foi de 0,000867 ºC dia-1. A fase
reprodutiva teve uma duração média de 465 ºC.d-1,
correspondendo a 29 dias ocorridos entre a diferenciação da panícula e 50% do florescimento e a DVR média nesse período foi de 0,000744 ºC dia-1. A fase de enchimento
de grãos apresentou uma duração média de 449 ºC d-1,
correspondendo a 30 dias entre 50% do florescimento e a maturação fisiológica. Essa fase foi a que apresentou a maior variação entre os Experimentos 1 e 2 nos valores de graus dias acumulados, provavelmente devido à dificuldade em se estabelecer corretamente a data de maturação fisiológica na cultura do arroz. A DVR média nessa fase foi de 0,002174 ºC dia-1.
Avaliação do desenvolvimento fenológico
Por meio da Figura 3, observa-se que a calibração do desenvolvimento fenológico apresentou uma ótima performance para as latitudes maiores que 10°, ou seja, para os municípios de Gurupi (TO), Sorriso (MT) e Santo Antônio de Goiás (GO). Para esses municípios o erro padrão médio foi de 0,5 dias entre o florescimento observado e simulado (FIG. 3), ilustrando a precisão do modelo ORYZA-APSIM na simulação do florescimento para essas localidades. Entretanto, para latitudes próximas ao equador, como Teresina (PI), o modelo superestimou o número de dias entre a emergência e o florescimento (FIG. 3) devido ao fato do modelo assumir um decréscimo linear das unidades de calor efetivo (HUH) quando a Td atinge valores intermediários entre a To e a TH (Equação 1 e 4). Assim, o modelo penaliza o desenvolvimento fenológico, acumulando uma menor quantidade de calor efetivo diário (HU), simulando um período de desenvolvimento maior do que os observados em Teresina (PI). À medida que a latitude diminui, a temperatura média do ar aumenta (OLIVEIRA NETO et al., 2002). Isso implica em uma redução no ciclo da cultura do arroz, pois o desenvolvimento fenológico é basicamente regido pela temperatura (FIG. 3).
Figura 3 - Comparação entre os números de dias simulados e observados entre a emergência e o florescimento para a cultivar de terras altas BRS-Primavera para os municípios de Teresina (PI), Gurupi (TO), Sorriso (MT) e Santo Antônio de Goiás (GO)
50 55 60 65 70 75 80 85
4 6 8 10 12 14 16 18
Latitude
Observado Simulado
Santo Antônio de Goiás-GO Gurupi-TO
Sorriso-MT Teresina-PI
Dias entre a emer
gência
e a floração
Calibração do Crescimento do Modelo ORYZA-APSIM
A Figura 4 ilustra as partição de assimilados para as folhas (FIG. 4a), colmos (FIG. 4b) e panículas (órgãos
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
DVS
Observados Ajustados IR72
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
DVS
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
DVS
a)
b)
c)
FMS
(kg kg
)
f
-1
FMS
(kg kg
)
c
-1
FMS
(kg kg
)
p
-1
armazenadores) (FIG. 4c) da cultivar BRS-Primavera (observados e ajustados) e da cultivar irrigada IR-72 utilizada como padrão no modelo ORYZA-APSIM. Observa-se que a cultivar BRS-Primavera difere da cultivar IR-72 na partição de assimilados para a folha por apresentar uma redução no consumo de assimilados no DVS 0,25, enquanto que a cultivar irrigada IR-72 apresenta essa redução para o DVS 0,5 (FIG. 4a). Já para os colmos, a BRS-Primavera apresenta um aumento no consumo de assimilados no DVS 0,25, enquanto que na cultivar IR-72 esse aumento somente ocorre no DVS 0,5 (FIG. 4b). Ambas as cultivares, BRS-Primavera e IR-72, apresentaram a maior diferença na partição de assimilados para os órgãos (FIG. 4c). Para a cultivar de terras altas, há um aumento gradual, no qual os órgãos passam a ser drenos absolutos de assimilados somente no DVS igual 1,5 Enquanto que para a cultivar irrigada, isso ocorre para um DVS igual a 1,2.
O ajuste da equação da AEF é ilustrado pela Figura 5. A cultivar de terras altas apresenta valores menores de alocação de biomassa por unidade de área, apresentado um custo menor na produção de folhas em relação à irrigada. Provavelmente, isso seja uma estratégia de adaptação das cultivares de arroz de terras altas a condições de solo não saturado.
Figura 5 - Comparação das curvas da área específica foliar (AFE, ha de folha por kg de folha) da cultivar IR-72 e da cultivar BRS-Primavera (ajustada pela equação 12 em função dos valores da AEF observada)
0.000 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006
0 0.5 1 1.5 2
DVS
Observados Equação Ajustada IR72
AEF (ha kg
)
-1
Avaliação do crescimento e produtividade do Modelo ORYZA-APSIM
A Figura 6 a e b compara as variáveis observadas referentes ao crescimento da cultura e produtividade (MSt, MSf, IAF e P) com as simuladas para o conjunto de dados obtidos nos experimentos 1 e 2. Como referência, para os valores observados é ilustrado o
Na avaliação da produtividade utilizou-se somente os dados observados dos experimentos 1 e 2 e dos VCUs realizados em Santo Antônio de Goiás, GO, e Sorriso, MT. Devido ao fato do modelo superestimar o acumulo de unidades de calor efetivo diário em latitudes menores
1Experimentos utilizados para calibração do modelo
Safra Local Emergência Ps Po Ps-Po E (%)
06/07 Santo Antônio de Goiás-GO 28/11/2006 4153 4173 -20 0
08/09 Santo Antônio de Goiás-GO 11/12/2008 4000 3879 121 3
08/09 Santo Antônio de Goiás-GO 14/12/2008 3198 3516 -318 -9
08/09 Santo Antônio de Goiás-GO1 17/11/2008 4574 43001 274 6
08/09 Santo Antônio de Goiás-GO1 29/12/2008 4240 44801 -240 -5
06/07 Sorriso-MT 27/12/2006 4480 5067 -587 -12
Tabela 3 - Erros relativos (E, %) e absolutos (Ps-Po, kg ha-1) e valores observados (Po, kg ha-1) e simulados (Ps, kg ha-1) da produtividade para as quatro regiões em função do dia da emergência nos diferentes locais e safras
Figura 6 - Valores - observados (obs) e simulados (sim), pelo modelo ORYZA-APSIM, das variáveis (matéria seca total - MSt, kg ha-1; matéria seca das folhas - MS
f, kg ha
-1; índice de área foliar - IAF, m2 m-2; produtividade - Prod, kg ha-1) para os experimentos a) 1 e b) 2 em função do tempo cronológico do modelo (DVS)
que 10° conforme já explicado, os dados observados de produtividade de Teresina foram descartados. Já, os dados observados de produtividade do VCU de Gurupi, TO, apresentaram alto coeficiente de variação, sendo também descartados. Baseado nos dados observados de produtividade, o modelo ORYZA-APSIM determinou a ordem de grandeza da produtividade a um nível de significância de 5% de probabilidade (FIG. 7). Os erros absolutos, relativos, valores observados e simulados da produtividade estão apresentados na Tabela 3. Observa-se que para o local de calibração do modelo, Santo Antônio de Goiás, GO, o erro relativo entre a produtividade observada e simulada foi menor que 10% (TAB. 3), enquanto que, para a localidade de Sorriso, MT, esse erro foi de 12%, ilustrando que o modelo ORYZA-APSIM responde de forma coerente às variações na precipitação, temperatura máxima e mínima e radiação global para predizer a produtividade.
Figura 7 - Regressão entre a produtividade simulada (Ps, kg ha-1) e observada (Po, kg ha-1) em diferentes regiões (Santo Antônio de Goiás-GO e Sorriso-MT) produtoras de arroz de terras altas (TAB. 3) (* Significativo ao nível de 5%)
0 1 2 3 4 5
0 2000 4000 6000 8000
10000 12000 14000
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
DVS
MST sim MSF sim MST obs MSF obs Prod obs Prod sim IAF sim IAF obs
a)
0 1 2 3 4 5
0 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0
DVS
b)
kg ha
-1
IAF
kg ha
-1
IAF
Ps = 903,24 + 0,7565 Po R = 0,661*2
3000 3500 4000 4500 5000 5500
3000 3500 4000 4500 5000 5500
Produtividade Observada (Po, kg ha )-1
Produtividade simulada (Ps, kg ha
)
Conclusões
1. O modelo ORYZA-APSIM apresenta desempenho satisfatório na simulação do desenvolvimento fenológico para a cultura do arroz de terras altas nas latitudes próximas ao local de calibração. Existe a necessidade de se modificar as equações utilizadas para calcular as unidades de calor efetivo quando a temperatura média diária aumenta, como ocorre nas latitudes próximas ao equador;
2. O modelo é sensível ao déficit hídrico. Para a cultura de arroz de terras altas é necessário reavaliar os impactos desse estresse na matéria seca total da parte aérea, de folhas e no índice de área foliar;
3. As simulações da produtividade para o arroz de terras altas apresentaram desempenho satisfatório, tendo os valores simulados correlação com os valores observados.
Agradecimentos
Os autores agradecem ao CNPq projeto 471838/2008 pelo suporte financeiro dado a esse estudo.
Referências
BOUMAN, B. A. M. et al.ORYZA2000: Modelling Lowland Rice. Metro Manila: IRRI, 2001. 235 p.
BOUMAN, B. A. M.; VAN LAAR, H. H. Description and evaluation of rice growth model ORYZA2000 under nitrogen-limited conditions. Agricultural Systems, v. 87, n. 03, p. 249-273, 2006.
CHAPMAN, S. et al. Genotype by environment interactions affecting grain sorghum. III. Temporal sequences and spatial patterns in the target population of environments. Australian Journal of Agricultural Research, v. 51, n. 02, p. 223-234, 2000. FUKAI, S. Phenology in rainfed lowland rice. Field Crops Research, v. 64, n. 01/02, p. 51-60, 1999.
GAYDON, D. S.; LISSON, S. N.; XEVI, E. Application of APSIM ‘multi-paddock’ to estimate whole-of-farm water-use efficiency, system water balance and crop production for a rice-based operation in the Coleambally Irrigation District, NSW. 2006. Disponível em: <http://www.regional.org.au/au/asa/2006/ concurrent/water/4632_gaydond.htm>. Acesso em: 11 ago. 2009. HEINEMANN, A. B.; HOOGENBOOM, G.; FARIA, R. T. Determination of spatial water requirements at county and regional levels using crop models and GIS An example for the State of Paraná, Brazil. Agricultural and Water Management, v. 52, n. 3, p. 177-196, 2002.
HEINEMANN, A. B. et al. Center pivot irrigation management optimization of dry beans in humid areas. Transactions of the American Society of Agricultural Engineers, v. 43, n. 6, p. 1507-1516, 2000.
HEINEMANN, A. B. et al. Characterization of drought stress environments for upland rice and maize in central Brazil. Euphytica, v. 162, n. 03, p. 395-410, 2008.
HEINEMANN, A. B. et al. Padrões de deficiência hídrica para a cultura de milho (safra normal e safrinha) no estado de Goiás e suas conseqüencias para o melhoramento genético. Ciência e Agrotecnologia (UFLA), v. 33, n. 4, p. 1026-1033, 2009a.
HEINEMANN, A. B. et al. Evaluation of physiological traits in upland rice for adaptation to no-tillage system. Brazilian Journal of Plant Physiology, v. 21, n .02, p. 113-122, 2009b. HEINEMANN, A. B. Caracterização dos padrões de estresse hídrico para a cultura do arroz (ciclo curto e médio) no estado de Goiás e suas conseqüências para o melhoramento genético. Ciência e Agrotecnologia (UFLA), v. 34, n. 01, p. 29-36, 2010.
JING, Q. et al. Exploring options to combine high yields with high nitrogen use efficiencies in irrigated rice in China. European Journal of Agronomy, v. 26, n. 02, p. 166–177, 2007.
JONES, J. W. et al. The DSSAT cropping system model. European Journal of Agronomy, v. 18, n. 03, p. 235-265, 2003. JONES, C. A.; KINIRY, J. R. CERES-Maize: a simulation model of maize growth and development. Texas: College Station, 1986. 194 p.
LANA, A. C.; FERREIRA, C. M.; BARRIGOSSI, J. A. F. Impacto ambiental e econômico da cultura de arroz de terras altas: caso da cultivar BRS-Primavera. Sto Antônio de Goiás,GO: Embrapa Arroz e Feijão, 2003. 4 p. (ComunicadoTécnico, 58)
OLIVEIRA NETO, S. N. et. al. Estimativa de temperaturas mínima, média e máxima do território brasileiro situado entre 16 e 24º latitude sul e 48 e 60º longitude oeste. Engenharia na Agricultura, v. 10, n. 01/04, p. 08-17, 2002.
SWAIN, D. K. et al. Developing ORYZA IN for medium- and dong-duration rice: variety selection under non water stress Conditions. Agronomy Journal, v. 99, p. 428-440, 2007. TAO F. et al. Global warming, rice production, and water use in China: Developing a probabilistic assessment. Agricultural Forest and Meteorology, v. 148, n. 01, p. 94-110, 2008.
